生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換的研究以及發(fā)展現(xiàn)狀

1、word生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換的研究以及開展現(xiàn)狀引言隨著石油危機及溫室氣體減排呼聲的日益高漲，尋找替代性清潔能源就成為化解能源危機和溫室效應(yīng)的最正確策略。由于生物質(zhì)能作為一種化學(xué)態(tài)能，不僅能夠發(fā)電、供熱，而且還能轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料和生物基產(chǎn)品，是唯一可大規(guī)模替代化石燃料的能源，主要興旺國家的技術(shù)專家和決策者都非常重視生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的開發(fā)。近年來，伴隨著針對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新而發(fā)生的“車人爭糧、“人道危機、“環(huán)境問題等劇烈論爭，世界生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新開始呈現(xiàn)出新的趨勢和特點。分析追蹤這些新趨勢和新特點，不僅有助于我們理解生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的規(guī)律，理性地制定生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)開展戰(zhàn)略，而且有助于我們把握生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的社

2、會約束條件，科學(xué)地探索適合中國特點的生物質(zhì)能開發(fā)路徑和模式。1生物質(zhì)能源所謂生物質(zhì)能源,是指以農(nóng)林等有機廢棄物和利用邊際性土地種植的能源植物為原料,以農(nóng)作物淀粉油脂作為調(diào)劑,生產(chǎn)的可再生清潔能源及相關(guān)化工產(chǎn)品,可以從農(nóng)作物秸稈、甘蔗、玉米、甜菜、木薯、馬鈴薯、棉籽、油菜和林灌木等農(nóng)林產(chǎn)品,以及畜牧業(yè)生產(chǎn)廢棄物、工業(yè)棄氣物、城市生活垃圾等有機廢棄物中提取的能源,是一種對環(huán)境友好的可再生資源,如燃料乙醇、生物柴油、沼氣等。而為此而生產(chǎn)和種植能源作物,產(chǎn)品是為了生產(chǎn)生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)那么為生物質(zhì)產(chǎn)業(yè),或叫能源農(nóng)業(yè)。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)近些年來在我國的開展即是農(nóng)業(yè)新功能(提供生物質(zhì)能源)的一個具體表達(dá),同時也被寄

3、予“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新的增長點的厚望,開展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)已成為我國加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)、開展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的重大舉措。2開展預(yù)測     據(jù)對國內(nèi)外生物質(zhì)能利用技術(shù)研究與開發(fā)現(xiàn)狀分析，結(jié)合我國現(xiàn)有技術(shù)和實際情況，今后我國生物質(zhì)能利用技術(shù)將在以下方面開展：     高效直接燃燒技術(shù)與設(shè)備。     集約化綜合開發(fā)利用。     新技術(shù)開發(fā)。     城市生活垃圾的開發(fā)利用。     能源植物的開發(fā)。3生物能源轉(zhuǎn)換311生物燃料乙醇秸稈首

4、先成為被替代的對象，許多地區(qū)廢棄秸稈量巳占總秸稈量的60以上，利用高效生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將廢棄的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為高品位的電能和可燃?xì)?，不僅可以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，增加農(nóng)民收入，減輕農(nóng)民勞動強度，又可減少污染促進(jìn)生態(tài)的良性循環(huán)。312生物柴油所謂生物柴油，是指利用各類動植物油脂為原料，與甲醇或乙醇等醇類物質(zhì)經(jīng)過交脂化反響改性，使其最終變成可供內(nèi)燃機使用的一種燃料?；ㄉ?、油菜籽等油料作物，以及動物油脂、廢棄油渣等都可以用來煉制生物柴油。32致密成型 生物質(zhì)固化成型燃料是將作物秸稈、稻殼、木屑等農(nóng)林廢棄物粉碎后，送人成型器械中，在外力作用下，壓縮成需要的形狀。然后，作燃料直接燃燒，也可進(jìn)一步加工，形成生物炭

5、。目前，我國研究和開發(fā)出的生物質(zhì)固化成型機也已應(yīng)用于生產(chǎn)。生產(chǎn)的致密成型燃料，也巳應(yīng)用于取暖和小型鍋爐。經(jīng)測定，該種燃料排放的污染物低于煤炭，是一種高效、潔凈的可再生能源。固化成型法與其它方法生產(chǎn)生物質(zhì)能相比擬，具有生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡單，易于操作，生產(chǎn)設(shè)備對各種原料的適應(yīng)性強及固化成型的燃料便于貯運(可長時間存貯和長途運輸)和易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模使用等特點。另外，對現(xiàn)有燃燒設(shè)備，包括鍋爐、爐灶等，經(jīng)簡單改造即可使用。成型燃料使用起來方便，特別對我國北方高寒地區(qū)，炕灶是冬季主要的取暖形式，在廣闊農(nóng)村有傳統(tǒng)的使用習(xí)慣，成型燃料也易于被老百姓所接受。33直接燃燒和發(fā)電直接燃燒：直接燃燒大致可分為

6、爐灶燃燒、鍋爐燃燒、垃圾燃燒和致密成型燃料燃燒4種情況。南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電，廣東、廣西兩省共有小型發(fā)電機組380臺，總裝機容量達(dá)800兆瓦，云南省也有一些此類發(fā)電廠。甘蔗渣電廠一般只在榨季運行。我國正在準(zhǔn)備引進(jìn)歐洲技術(shù)，建設(shè)秸稈、谷殼等生物質(zhì)直接燃燒或生物質(zhì)一煤混合燃燒發(fā)電的工業(yè)應(yīng)用示范工程，目前巳完成工程可行性研究工作。34生物質(zhì)裂解與干餾采用氧氣或氧氣一水蒸汽作為氣化劑的工業(yè)中熱值煤氣發(fā)生工藝仍在進(jìn)行研究。周期操作制備中熱值煤氣的小型民用裝置常有報道。固體熱載體循環(huán)生物質(zhì)熱解氣化的示范工程正在運轉(zhuǎn)。氣化方面的研究重點在焦油的催化裂解、煤氣高溫除塵、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等方面。在高新技

7、術(shù)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，生物質(zhì)快速熱解制生物油技術(shù)成為研究開發(fā)的重點。在缺氧、反響溫度在450-550范圍，加熱速率達(dá)每分鐘幾千度以及氣相停留時間小于1秒的條件下，生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化成70左右的液體產(chǎn)品，這種稱之謂生物油的熱解液體主要含有乙酸、低聚糖、酚類、氧化了的雜環(huán)化合物及醇類等。這種生物油熱值約16MJkg，粘度40CSt，pH32左右，含灰分和硫分很低，經(jīng)過初處理可以作為工業(yè)爐燃料，也可混合酒精作為燃?xì)馔钙饺剂?，進(jìn)一步精制提質(zhì)，可以轉(zhuǎn)化成車用液體燃料。35生物質(zhì)氣化及發(fā)電我國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻Ｄ壳坝糜谀静暮褪∞r(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，

8、村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近900處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?，400萬立方米。兆瓦級生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)推廣應(yīng)用20多套，“十一五期間，國家863方案持建設(shè)了6MW規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電示范工程。2006年底全國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機容量220萬kW，其中蔗渣熱電聯(lián)產(chǎn)170萬kW，農(nóng)林廢棄物、農(nóng)業(yè)沼氣、垃圾直燃和填埋氣發(fā)電50萬kW。2006年，國家和地方發(fā)改委共核準(zhǔn)39個生物質(zhì)能直燃發(fā)電工程，合計裝機容量1284萬kW，投資預(yù)計1億元，2006年當(dāng)年完成54萬kW外，2006年完成生物質(zhì)氣化及垃圾填埋氣發(fā)電3萬kW，在建的還有9萬盤形4我國生物質(zhì)能技術(shù)開展現(xiàn)狀與問題 我國政府及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源

9、利用極為重視，國家?guī)孜恢饕I(lǐng)導(dǎo)人曾屢次批示和指示加強農(nóng)作物秸稈的能源利用。國家科委已連續(xù)在三個國家五年方案中將生物質(zhì)能技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點研究工程，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀的科研成果和成功的應(yīng)用范例，如產(chǎn)用沼氣池、禽畜糞便沼氣技術(shù)、生物質(zhì)氣化發(fā)電和集中供氣、生物壓塊燃料等，取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。同時，我國已形成一支高水平的科研隊伍，包括國內(nèi)有名的科研院所和大專院校：擁有一批熱心從事生物質(zhì)熱裂解氣化技術(shù)研究與開發(fā)的著名專家學(xué)者。 a沼氣技術(shù)是我國開展最早、曾晉遍推廠的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。70年代，我國為解決農(nóng)村能源短缺的問題，曾大力開發(fā)和推廣戶用沼氣地技術(shù)，全國已建成525萬戶用沼氣池。在

10、最近的連續(xù)三個五年方案中，國家都將開展新的沼氣技術(shù)列為重點科技攻關(guān)工程，方案實施了一大批沼氣及其利用的研究工程和示范工程。至今，我國已建設(shè)了大中型沼氣池3萬多個，總?cè)莘e超過137萬m3，年產(chǎn)沼氣5，500萬m3，僅100m3以上規(guī)模的沼氣工程就達(dá)630多處，其中集中供氣站583處，用戶8.3萬戶，年均用氣量431m3，主要用于處理禽畜糞便和有機廢水。這些工程都取得了一定程度的環(huán)境效益和社會效益，對開展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和我國厭氧技術(shù)起到了積極作用。在“九五方案中，應(yīng)用于處理高濃度有機廢水和城市垃圾的高效厭氧技術(shù)被列為科技攻關(guān)重點工程，分別由中科院成都生物研究所和杭州能源環(huán)境研究所承當(dāng)實施，現(xiàn)已取得預(yù)期的

11、進(jìn)展。 我國厭氧技術(shù)及工程中存在的主要問題：相關(guān)技術(shù)研究少、輔助設(shè)備配套性差、自動化程度低、非標(biāo)設(shè)備加工粗糙、工程造價高、開放式前后處理的二次污染嚴(yán)重等。 b我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)近年有了長足的開展，氣化爐的形式從傳統(tǒng)上吸式、下吸式到最先進(jìn)的流化床、快速流化床和雙床系統(tǒng)等，在應(yīng)用上除了傳統(tǒng)的供熱之外，最主要突破是農(nóng)村家庭供氣和氣化發(fā)電上?！鞍宋迤陂g，國家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及熱利用技術(shù)的科技攻關(guān)專題，取得了相當(dāng)成果：采用氧氣氣化工藝，研制成功生物質(zhì)中熱值氣化裝置；以下吸式流化床工藝，研制成功l00戶生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置：以下吸式固定床工藝，研制成功食品與經(jīng)濟作物生物質(zhì)氣化烘干系統(tǒng)與

12、裝置；以流化床干餾工藝，研制成功1000戶生物質(zhì)氣化 集中供氣系統(tǒng)與裝置?！熬盼迤陂g，國家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及相關(guān)技術(shù)的科技攻關(guān)專題，重點研究開發(fā)1MW大型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)和農(nóng)村秸稈氣化集中供氣技術(shù)。目前全國已建成農(nóng)村氣化站近200多個，谷殼氣化發(fā)電100多臺套，氣化利用技術(shù)的影響正在逐漸擴大。 c“八五期間，我國開始了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的探索與研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發(fā)酵技術(shù)，并在“九五期間進(jìn)入中間試驗階段。我國已對植物油和生物質(zhì)裂解油等代用燃料進(jìn)行了初步研究：如植物油理化特性、酯化改性工藝和柴油機燃燒性能等方面進(jìn)行了初步試驗研究?！熬盼迤陂g，開展了野

13、生油料植物分類調(diào)查及育種基地的建設(shè)。我國的生物質(zhì)液化也有一定研究，但技術(shù)比擬落后，主要開展高壓液化和熱解液化方面的研究。 d此外，在“八五期間，我國還重點對生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，引進(jìn)國外先進(jìn)機型，經(jīng)消化、吸收，研制出各種類型的適合我國國情的生物質(zhì)壓縮成型機，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料。我國的生物質(zhì)螺旋成型機螺桿使用壽命達(dá)500小時以上，屬國際先進(jìn)水平。 雖然我國在生物質(zhì)能源開發(fā)方面取得了巨大成績，技術(shù)水平卻與興旺國家相比仍存在一定差距，如： a新技術(shù)開發(fā)不力，利用技術(shù)單一。我國早期的生物質(zhì)利用主要集中在沼氣利用上，近年逐漸重視熱解氣化技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，也取得了一定突破，但

14、其他技術(shù)開展卻非常緩慢，包括生產(chǎn)酒精、熱解液化、直接燃燒的工業(yè)技術(shù)和速生林的培育等，都沒有突破性的進(jìn)展。 b由于資源分散，收集手段落后，我國的生物質(zhì)能利用工程的規(guī)模很??；為降低投資，大多數(shù)工程采用簡單工藝和簡陋設(shè)備，設(shè)備利用率低，轉(zhuǎn)換效率低下。所以，生物質(zhì)能工程的投資回報率低，運行本錢高，難以形成規(guī)模效益，不能發(fā)揮其應(yīng)有的、重大的能源作用。 c相對科研內(nèi)容來說，投入過少，使得研究的技術(shù)含量低，多為低水平重復(fù)研究，最終未能解決一些關(guān)鍵技術(shù)，如：厭氧消化產(chǎn)氣率低，設(shè)備與管理自動化程度較差；氣化利用中焦油問題沒有徹底解決，給長期應(yīng)用帶來嚴(yán)重問題；沼氣發(fā)電與氣化發(fā)電效率較低，相應(yīng)的二次污染問題沒徹底解

15、決。導(dǎo)致許多工程系統(tǒng)常處于維修或故障的狀態(tài)，從而降低了系統(tǒng)運行強度和效率。 此外，在我國現(xiàn)實的社會經(jīng)濟環(huán)境中，還存在一些消極因素制約或阻礙著生物質(zhì)能利用技術(shù)的開展、推廣和應(yīng)用，主要表現(xiàn)為： a在現(xiàn)行能源價格條件下，生物質(zhì)能源產(chǎn)品缺乏市場竟?fàn)幠芰?，投資回報率低挫傷了投資者的投資積極性，而銷售價格高又挫傷了消費者的積極性。 b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未標(biāo)準(zhǔn)，市場管理混亂。在秸桿氣化供氣與沼氣工程開發(fā)上，由于未有適宜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的技術(shù)監(jiān)督，很多未具備技術(shù)力量的單位和個人參與了沼氣工程承包和秸桿氣化供氣設(shè)備的生產(chǎn)，引起工程技術(shù)不過關(guān)，達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至帶來平安問題，這給今后開展生物質(zhì)利用工作帶來很大的負(fù)面影響。

16、 c目前，有關(guān)扶持生物質(zhì)能源開展的政策尚缺乏可操作性，各級政府應(yīng)盡快制定出相關(guān)政策，如價格補貼和發(fā)電上網(wǎng)等特殊優(yōu)惠政策。 d民眾對于生物質(zhì)能源缺乏足夠認(rèn)識，應(yīng)加強有關(guān)常識的宣傳和普及工作。 e政府應(yīng)對生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略地位予以足夠重視，開發(fā)生物質(zhì)能源是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)視作實現(xiàn)可持續(xù)開展的根本建設(shè)工程。 5結(jié)語自20世紀(jì)末以來，能源危機困擾各國政府，可再生能源和節(jié)能技術(shù)成為了各國積極開展的優(yōu)先選擇，對于開展中的中國，解決能源問題更顯迫切，而開展生物質(zhì)新能源，應(yīng)是解決我國能源難題的刻不容緩的行動策略!參考文獻(xiàn)：1國務(wù)院新聞辦公室中國的能源狀況與政策In2002BP集團(tuán)BP世界能源統(tǒng)計2007R203王鑫鑫世界能源的新寵一燃料乙醇在美國的開展及響J時代經(jīng)貿(mào)，2007；(5)4武驗燃料乙醇向“非糧跨越J中國農(nóng)